SA213型輸液泵的常見故障維修

趙 龍 昝 釗

隨著醫療事業不斷發展，臨床對輸液精度提出了更高要求。傳統臨床輸液采用重力形式輸液，手動調節輸液器藥液滴速，故不能精確控制輸液速度，也加大了護理的工作強度。來普SA213型輸液泵(北京鑫禾豐醫療技術有限公司)是一種自動輸液裝置，已在臨床中廣泛應用，由于該機型日常頻繁使用不可避免出現故障，通過對氣泡報警、顯示故障、阻塞報警以及電源故障等常見故障進行分析，給出最佳解決方案。

1 SA213型輸液泵的結構與原理

SA213型輸液泵采用高度集成的32位ARM單片機對輸液過程全面控制，該輸液泵以步進電機帶動蠕動泵為動力源，配以流速、氣泡以及阻尼等故障檢測電路對輸液情況進行實施監控，以滿足多種情況的輸液要求，具有較好的控制和報警功能[1]。該輸液泵相比傳統吊瓶式輸液可避免輸液速度和輸液量不穩定、精度控制不準確、輸液過程出現氣泡及管路阻塞等情況[2]。

SA213型輸液泵由控制系統、開關電源模塊、電源控制模塊、內置電池組、伺服系統、檢測系統、外部接口以及人機接口組成[3-5]。控制系統是設備的神經中樞，該系統在既定的程序控制下，根據人機接口所設定的數據和模式控制伺服系統的運轉，并根據檢測系統反饋的實時數據進行各種緊急情況的處理，并做出各種聲光故障報警。SA213型輸液泵原理見圖1。

圖1 SA213型輸液泵工作原理

電源模塊負責將市電220 V電壓經內部開關電源電路轉換成18 Vdc并送電源控制板，電源控制板對18 Vdc電源進行處理，處理后電壓分為兩路:一路負責給內置電池充電，以便在外電源斷路情況下，設備能即時切換到內電源進行不間斷供電；另一路提供系統板正常工作所需要的各種電壓。

伺服系統由電機驅動電路、步進電機、指狀蠕動泵體、位置反饋系統等組成一個閉環控制系統，具體工作過程為單片機輸出電機驅動信號給電機驅動電路，經功率放大的電機驅動信號驅動步進電機，在步進電機驅動下，指狀蠕動泵進行往復擠壓輸液管動作，從而進行精度可控的輸液過程，并且在此過程中始終伴隨著光電耦合器進行的速度檢測閉環控制，實現輸液量的精確控制。

檢測系統主要包括阻塞檢測電路、滴數傳感器、開門檢測電路、溫度檢測電路以及超聲波氣泡檢測電路。阻塞檢測電路主要以霍爾元件為檢測部件，滴數傳感器以紅外傳感器為檢測部件，而氣泡檢測主要利用超聲原理進行檢測。SA213型輸液泵正是利用以上各種檢測傳感器對輸液過程中出現各種異常情況及時將數據傳遞給CPU，以便CPU及時采取有效措施，保證輸液準確和可靠[6-7]。

2 SA213型輸液泵常見故障

2.1 故障一

(1)故障現象。準備好輸液管，設置完成輸液參數，按啟動鍵后設備報氣泡故障。

(2)故障分析。SA213型輸液泵氣泡檢測電路由超聲波發生電路、信號放大電路、回波信號檢測電路等組成[8-9]。由1X13有源晶振產生2 MHz振蕩信號，經1U53放大，再由1U43緩沖驅動加到超聲波發生探頭上產生超聲波，而穿過輸液管的回波信號經回波探頭檢測由1D13、1T43及1T33處理后輸入到運放1A13A的3腳，如管路中無氣泡或單個氣泡體積＜40 μl時，回波信號經運放1A13A、電阻1R143、電阻1R153以及電容1C133處理后輸出高電平給CPU的P028腳；當氣泡探頭檢測到管路中有氣泡且單個氣泡體積＞40 μl時，回波信號經運放1A13A、電阻1R143、電阻1R153以及電容1C133處理后輸出低電平給CPU的P028腳，此時，設備停止輸液并報“氣泡”字樣，產生氣泡報警。因此，當管路中確實有氣泡、氣泡超聲傳感器表面有劃傷或太臟、氣泡超聲傳感器引線有扭傷或引線插頭松動均會引起此類故障。氣泡檢測電路原理見圖2。

圖2 氣泡檢測電路

(3)故障排除。當出現氣泡報警時，依次按“消音”和“停止”鍵，關閉輸液器止液滑輪，打開泵門檢查管路無氣泡，輸液泵中氣泡探頭未臟，開機進入調試模式，在設備關閉狀態下，按住“輸液器選擇”鍵開啟設備，當聽到“嘀嘀”聲響后松開按鍵，此時設備進入輸液器匹配調試模式，點按“選擇”鍵直至上顯示窗顯示“7777”時，下顯示窗顯示數字為100，通過旋轉置數盤，將數值設定為110，按住“清零”鍵直至設備發出“嘀嘀”提示音。在調試模式L009中觀察氣泡基值，此時顯示窗顯示為“1”，而實際值應＜100，此處數值為“1”，表示數值已超出顯示窗可顯示范圍而溢出，表明探頭線纜松脫或破損、氣泡探測電路有開路現象。由于此系列輸液泵氣泡超聲傳感器探頭線穿過前門的空心轉軸連接到線路板上，見圖3。

圖3 超聲波發射探頭位置

在實際的維修中經常會發現由于頻繁的開關前門動作，導致探頭線纜扭斷的現象。用示波器測1CK213測試點處有幅度為9.62 V的2 MHz方波，1CK193測試點處有3.39 V的2 MHz方波，表明發射探頭和接收探頭均正常，而測量1D13的輸出級無電壓，其正常應為2.5 Vdc，懷疑1D13故障，焊下測量正常，判斷為1D13管腳有虛焊現象而導致此故障，將1D13重新在線路板上焊牢固，再開機進入調試模式L009中觀察氣泡基值，已恢復至22，設置參數后啟動泵，故障排除。

2.2 故障二

(1)故障現象。開機外電源燈、流速調節燈以及輸液器選擇燈均正常指示，但面板數碼管無顯示，除電源按鍵外其他按鍵均不起作用。

(2)故障分析。此設備面板按鍵(電源鍵除外)、數碼管顯示功能由ZLG7290CS I2C接口鍵盤及LED驅動器芯片實現，將電源控制按鍵單獨接到控制板可實現開關機功能，表明控制電路基本正常，當電源、數碼管驅動及按鍵接口電路任意故障時，均會導致此故障發生。數碼管驅動及按鍵接口電路原理見圖4。

圖4 數碼管驅動及按鍵接口電路

(3)故障排除。打開輸液泵機殼通電開機，測量ZLG7290CS的16管腳VCC電壓為4.98 V，15管腳RES電壓為4.97 V，再測量17和18管腳(OSC1、OSC2)電壓均為0.9 V。通常正常時17和18管腳電壓皆為2.27 V，表明ZLG7290CS 17和18管腳外接的5.0 MHz晶振未起振，用示波器測量17和18管腳無5.0 MHz波形，認為是由于無正常時序波形，所以ZLG7290CS未能正常工作，將外接晶振及電容焊下測量均正常，因此懷疑集成塊故障，恢復晶振及電容，更換ZLG7290CS后開機，故障排除。

2.3 故障三

(1)故障現象。已加裝好輸液管路，設置好參數，按“啟動”鍵，設備在開始輸液數秒后報警提示阻塞故障。

(2)故障分析。SA213型輸液泵采用一片隨指狀蠕動泵同軸轉動的擋光片和兩只光耦元件來檢測步進電機的轉速，光耦將檢測數據通過74HCT14D反向驅動反饋給CPU，用以控制轉速的穩定，當蠕動泵、步進電機、電機驅動電路及光耦元件等任一個元件故障均會使反饋給CPU的電機運轉數據與預期值有偏差，設備即會反向轉動泄壓、停止輸液、報故障，并以聲光報警提示[10-11]。電機速度檢測機構見圖5。

圖5 電機速度檢測機構

(3)故障排除。關閉電源，將設備外殼打開，檢測泵體內未見大量藥液進入，用手轉動光耦檢測擋片，其泵體和電機均旋轉靈活，由于此臺設備每次均在泵體轉動數秒后才報阻塞故障，因此判斷步進電機工作正常，故障應為設備未正確檢測到泵體轉動脈沖信號。先給輸液泵加裝好輸液管路、設置好輸液參數、啟動輸液泵，使用萬用表在泵體轉動情況下測得兩只光耦集電極均有0～3.31 V的電壓變化，測量1U61的3腳與11腳也有電壓變化，1U61的4腳會隨3腳的改變而變化，只有10腳始終保持在3.31 V，因此判斷可能是由于1U61故障使設備未檢測到10腳電壓變化而認為存在阻塞故障，故更換1U61(74HCT14D)后開機啟動，故障排除。SA213型輸液泵電機轉速檢測電路見圖6。

圖6 電機速度檢測電路

2.4 故障四

(1)故障現象。使用外接電源或內置電池其電源指示燈不亮，無法開機。

(2)故障分析。SA213型輸液泵電源電路由220 Vac經過開關電源形成18 Vdc供給電源控制板，電源控制板以MC9S08AC32單片機為主控芯片控制電源控制板產生內置電池充電電壓、5 Vdc待機電壓、主控電路板工作所需要的電壓輸出以及對電源電壓進行監控，當開關電源、電源控制板任一電路出現故障，均會導致此類故障的發生。

(3)故障排除。打開設備外殼，插上外接電源線，觀察發現開關電源輸出指示燈亮，在電源控制板上可測得開關電源到電源控制板18 V輸出，測量電源控制板到主控板的電源輸出插頭3J1各路輸出皆為0 V。在測電壓時，電源控制板發熱嚴重，進一步檢查為U1管7550發熱，U1管在此為5 V輸出穩壓管，懷疑輸出回路存在短路現象。將U1外接元件U3、3L2、3D7以及C11分別焊下進行測量結果均正常，懷疑電源控制板上單片機MC9S08AC32故障，測量單片機16和17管腳以及29和30管腳發現已短路，更換MC9S08AC32后開機正常，故障排除。

3 小結

SA213型輸液泵較傳統輸液裝置在準確性、安全性以及高效性等方面具有明顯優勢，其操作簡單，深受臨床好評。在臨床應用過程中，除上述常見故障外，部分故障為人為原因所致:①出于成本考慮使用普通的輸液管輸液或用普通輸液管標定流量，而實際輸液中使用精密輸液管，從而造成輸液精度不準；②操作人員未能對超聲氣泡探頭進行清潔保養，而導致氣泡誤報警；③泵體內進入藥液未能及時清潔，使輸液泵誤報阻塞故障等。因此，應加強操作人員培訓，重視輸液泵的保養及維護工作、在對設備軟硬件進行變動后要進行質量控制檢測，不僅能更好發揮輸液泵的功效，還可提高輸液泵使用壽命，降低故障率，有效地保障輸液泵在臨床使用的穩定性與安全性。